DE2711641A1

DE2711641A1 - Verfahren zum betrieb eines zweitaktmotors und zweitaktmotor zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2711641A1
Application number: DE19772711641
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: FRANKE, WALTER, 2105 SEEVETAL, DE
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1978-09-21
Also published as: JPS53134111A; DD134975A1; US4191141A

Description

DIPL-INCO. R. KRETZSCHMAR ,hamburc,

2 BE I M STROH H AUSE 3*

PATENTANWALT RU F O4O/24 67 43

Herrn K/mk - 5206

Walter Pranke _l6>

Seevetal 3

Anwaltsakte: 5206

Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors und Zweitaktmotor zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors mit wenigstens einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben, welcher von seinem Kolben gesteuerte Ein- und Auslaßöffnungen für insbesondere vorverdichtetes strömungsfähiges Medium (Kraftstoffgemisch oder Luft) und Abgase in einem Bereich, der unmittelbar über dem unteren Umkehrpunkt des Kolbenbodens liegt, und welcher in seinem oberen Bereich eine Zünd- oder Einspritzeinrichtung aufweist, deren Funktion das im Zylinder komprimierte Medium zündet. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Zweitaktmotor mit Vorverdichtung für das strömungsfähige Medium, einem Einlaß, gegebenenfalls Überströmkanal, und einem Auslaß im wesentlichen unmittelbar im Bereich über dem sich im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolbenboden, mit einer Zünd- oder Einspritzeinrichtung sowie einem Kompressor oder Aufladegebläse.

809838/0293

KONTINi DRESDNER BANK «BLZ 200SOOOO) KONTO-NR. 9339 37t · POSTSCHECK HAMBURG (BLZ 200100 30) NR. 193766-3O8

Der Ausdruck "strömungsfähiges Medium" bezieht eine Betriebsweise nach dem Otto-Verfahren, wobei Kraftstoffgemisch zugeführt wird und eine Zündeinrichtung vorgesehen ist, und nach dem Diesel-Verfahren ein, wobei gegebenenfalls vorkomprimierte Luft zugeführt wird und eine Einspritzeinrichtung im Zylinderkopf angeordnet ist.

Bei Zweitaktmotoren ist es bekannt, das Gemisch oder Luft im Kurbelgehäuse zu verdichten. Das wird einbezogen. In diesem Falle ist zwischen Kurbelgehäuse und Zylinder bzw, dem Arbeitsraum des Zylinders oberhalb des sich im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolbens ein Überströmkanal vorgesehen, durch den das vorverdichtete Gemisch oder Luft in den Arbeitsraum gelangt. Einbezogen werden aber auch andere Einrichtungen zur Vorverdichtung, wie Kompressoren, Aufladegebläse oder dergleichen, sowie auch Einrichtungen zur Herstellung des Gemisches. Ein solches Gemisch kann durch eine Art Vergaser erzeugt werden, der als sogenannter erster Vergaser bezeichnet wird.

Es ist bekannt, Zweitaktmotoren als Ein- und Mehrzylinder-Motoren jeweils mit einem Kolben in jedem Zylinder auszuführen. Das bezieht die vorliegende Erfindung ein.

Bekannte Zweitaktmotoren unterliegen dem Nachteil von Spülverlusten. Dies bedeutet, daß das eintretende komprimierte Gemisch oder Luft, welches oder welche auch unter Expansion die Abgase austreibt, zum Teil mit in den Auslaß gelangt. Hierdurch ergeben sich bei Zuführung von Gemisch nicht nur ein Verlust an Kraftstoff sondern auch unzureichende Abgaserscheinungen mit üblem Geruch und dergleichen. Aus diesem Grunde sind zur Zeit nur noch wenige Kraftfahrzeuge mit Zweitaktmotoren ausgerüstet, obwohl solche Motoren den erheblichen Vorteil einer intensiveren Leistungsausnutzung besitzen würden, wenn

809830/0291

die Probleme des Spülverlustes einerseits beseitigt würden und andererseits auch weitere Verbesserungen dahingehend erzielt werden, daß die Klopffestigkeit auch bei der schnellen Arbeitsfolge erhöht wird, in welcher ein Leistungshub bei jedem Abwärtsgang des Kolbens, gesehen vom Zylinderkopf her, erfolgt. Auch der Verlust an komprimierter Luft bei Betrieb nach dem Diesel-Prinzip führt zu Leistungsverlusten bzw. erfordert einen erheblichen Aufwand zur Vorkomprimierung der Luft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter vorstehenden Gesichtspunkten ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors und auch einen solchen zu schaffen, bei welchem Spülverluste beseitigt werden, die Elastizität des Motors auch in hohen Drehzahlen erhöht wird und überhaupt eine bessere Abgasverbrennung erreicht wird, wobei zugleich die Möglichkeit einer Leistungserhöhung gegenüber bekannten Verfahren und Zweitaktmotoren bezweckt ist.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Zylinderraum bezüglich des Arbeitstaktes zu Ende des Leistungshubes und zu Beginn des Kompressionshubes zusätzlich Gas oder insbesondere Frischluft unter Druck eingeführt wird, das oder die die Einströmung des strömungsfähigen Mediums durch die Einlaßöffnung von der Ausströmung der Abgase trennt und eine Schichtladung über dem Kolbenboden herbeiführt. Damit ist auch im wesentlichen der Zeitpunkt der zusätzlichen Einführung von Gas oder Frischluft bestimmt.

Es wird eine Gas-, oder bei der bevorzugten Zuführung von Luft, eine Luftsperre geschaffen, die SpülVerluste verhindert und zusätzliche Funktionen erfüllt, nämlich einerseits bei Zuführung von Kraftstoffgemisch dieses und andererseits auch die Abgase zusätzlich mit Luft anreichert, wobei letzteres

809838/0293

auch beim Diesel-Verfahren mit besonderem Vorteil erreicht wird. Durch ein Gas können diesen eigene Eigenschaften eingeführt werden.

Besonders bevorzugt wird dabei, daß eine Gas- oder Luftschichtladung auf dem sich im Kompressionshub befindlichen Kolben unmittelbar auf dem Kolbenboden angeordnet wird. Eine solche Schichtladung hat den Vorteil, daß sie sich auch während des Kompressionshubes auf dem Kolbenboden hält und bei der Zündung des darüber befindlichen Gemisches, das durch eine gewisse Vermischung mit der Zuladung angereichert sein kann, eine puffe rartige WirKung mit sich bringt, so daß eine sogenannte Stoßdämpfung bei der Zündung eintritt. Dadurch sind höhere Leistungen bei hohen Drehzahlen möglich.

Besonders bevorzugt wird aber, daß die zusätzliche Gas- oder Lufteinführung zugleich die austretenden Abgase mit Sauerstoff anreichert. Dies ergibt sich aus der Wirkung als Luft- oder Gassperre, weil sich im Bereich der Wirbelungen im Arbeitsraum des Zylinders die in einen Bereich oberhalb der Auslaßöffnung gerichtete Luft- oder Gasströmung zerteilt und bei Trennung insbesondere des Kraftstoffgemisches von den Abgasen teilweise mit diesen in Wirbelung in den Arbeitsraum mitgenommen und teilweise mit den Abgasen in den Auslaß geführt wird. Dadurch wird die Nachverbrennung gefördert.

Es besteht die Möglichkeit, und dieses Merkmal wird vorteilhaft einbezogen, daß die Luftzuführung direkt in Abhängigkeit von dem Innendruck des Arbeitsraumes freigegeben wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Druck im Arbeitsraum nach öffnung des Auslasses entlastet und erst bei der Kompressionsbewegung des Kolbens wieder erhöht wird. Insofern würden einfache Mittel genügen. Im Leerlauf- oder Schubbetrieb kann eine Ansaugung aus der Atmosphäre erfolgen. Bevorzugt wird aber, daß die Luft oder das Gas unter Druck zugeführt wird.

909838/0293

-5-3

Zur Durchführung der angegebenen Punktion ist es zweckmäßig, daß die zusätzliche Gas- oder Lufteinführung mit Abstand über dem Kolbenboden des sich im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolbens erfolgt.

Bei Zuführung eines anderen gasförmigen Strömungsmittels als Luft können Bestandteile enthalten sein, die einerseits die Leistungsfähigkeit des komprimierten strömungsfähigen Mediums, insbesondere des Kraftstoffgemisches verbessern und andererseits durch Anreicherung der Abgase deren Nachverbrennung in verbesserter Weise gewährleisten. Besonders bevorzugt wird, daß mit einem solchen Fluidum, insbesondere Luft, auch eine Flüssigkeit zugeführt wird, die die gleichen Zwecke unter Steigerung der Wirkung erfüllt. Unter diesem Gesichtspunkt schafft die Erfindung einen Zweitaktmotor, welcher einen sogenannten zweiten Vergaser aufweist, dessen Einlaß in den Arbeitsraum im Zylinder etwa in mittlerer Höhe des Kolbenhubes in dem Zylinder mündet, wobei für dieses Haß der Kolbenboden bzw. das oberste Sichtungsmittel am Kolbenboden maßgeblich ist. Je nach dem Druck der zugeführten Luft oder des Gases kann der zusätzliche Einlaß in Richtung des unteren Umkehrpunktes verlagert werden· Bs wird aber vorbehalten, im Leerlauf und im Schubbetrieb die Ansaugwirkung des Kolbens auszunutzen, wobei ein Abstand des Einlasses vom unteren Umkehrpunkt des Kolbens gewahrt bleiben muß.

Duroh die erfindungsgemäße Betriebsweise wird nicht nur eine hervorragende Kraftstoffeinsparung erzielt, sondern auch die Abgasreinheit maßgeblich verbessert, und vor allem die Anwendungefreundlichkeit eines Zweitaktmotors wesentlich erhöht, indem die bisher bekannten üblichen Geruohsbelästigungen vermieden werden.

809838/0293

Ein Zweitaktmotor der eingangs angegebenen Art, der nach der vorstehenden Betriebsweise benutzbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Zylinder oder das Aufladegebläse angeschlossener zusätzlicher gesteuerter Einlaß wenigstens für Gas oder Luft am Zylinder in eine Ebene oberhalb des Auslasses vorgesehen und bei öffnung eine Gas- oder Luftsperre gebildet ist, die das eintretende strömungsfähige Medium, insbesondere Kraftstoffgemisch, von den Abgasen trennt. Die sich ergebende sogenannte Luftsperre ist eine von dem zusätzlichen Einlaß bestimmte, sich in einem Betriebszustand des Motors ergebende Trennlanze für das strömungsfähige Medium, insbesondere Kraftstoff gemisch und Abgase, jedoch mit der gleichzeitigen Wirkung einer Anreicherung letzterer zwecks Nachverbrennung und Beseitigung der Geruchsbelästigung und Bildung eines Druckpolsters auf dem Kolbenboden unterhalb des zündbaren Kraftstoffgemisches.

Bevorzugt wird, daß der zusätzliche Einlaß ein vom Innendruck im Zylinder abhängig arbeitendes Steuerelement zur Zuführung oder Absperrung aufweist. Hierdurch ist eine betriebsdruckabhängige Automatik möglich. Zweckmäßig ist das Steuerelement als wenigstens ein Rückschlagventil ausgeführt, dessen Ventilkörper durch den Innendruck im Zylinderraum an seinen Sitz preßbar ist. Es bleibt vorbehalten, auch eine Vorspannfeder vorzusehen.

Die Punktion des Ventils stellt sicher, daß in Abhängigkeit von einem Explosionsdruck im Zylinder der zusätzliche Einlaß geschlossen, in Abhängigkeit von einer Druckverminderung im Zylinder unter einen bestimmten Wert der zusätzliche Einlaß geöffnet ist. Durch Anordnung einer einstellbaren Vorspannfeder können die Arbeitsbedingungen jeweils anpassend eingestellt werden«

809838/0293

-* -44

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung steht das Steuerelement unter einer Zwangssteuerung in Abhängigkeit von der Kurbelwelle, und zwischen dem Steuerelement und der Kurbelwelle sind Transmissionen angeordnet, die das Steuerelement bei Freigabe des Auelasses und während eines ersten Teils des Kompressionshubes öffnen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zusätzliche Einlaß um den Umfang dee Zylinders in einer Ouerschnittsebene verteilte Öffnungen in den Arbeitsraum des Zylinders auf. Bin solcher Öffnungekranz verbessert die Punktion durch gleichmäßige Beeinflussung der Ladung des Arbeitsraumes im Zylinder. Dabei versteht sich, daß die öffnungen an einem den Zylinder umgebenden Verteilerkanal angeordnet sein können. Dabei wird einbezogen, daß die öffnungen als Schlitze entsprechend der Größenordnung des Verteilerkanals ausgeführt sind. Hierbei besteht die Möglichkeit, eines oder mehrere Steuerelemente zwisohen Zuleitungen und dem Verteilerkanal vorzusehen.

Ein besonderes Merkmal liegt aber darin, daß der Einlaß bzw. der Verteilerkanal etwa in mittlerer Höhe des Hubes des Kolbenbodens angeordnet sind. Diese Bemerkung bezieht ein, daß der Kolbenboden unmittelbar unter seiner oberen Fläche Dichtungsmittel zur Zylinderwand und damit zur Begrenzung des Arbeitsraumes aufweist. Gewisse Abweichungen nach oben und unten sind unter den vorstehend angegebenen Gesichtspunkten möglich.

Ferner besteht die Möglichkeit, dem zusätzlichen Einlaß auch in Form einer düsenartigen oder schlitzförmigen Öffnung durch Richtung der Schiitζwandungen eine richtungsbestimmende Funktion zu geben» so daß die unter Druck zugeführte Luft oder das Gas eine für obige Funktion günstige Richtung erhält.

In diesem Zusammenhang wird wiederholt, daß im Leerlauf oder

809838/0293

Schiebebetrieb auch eine Ansaugung insbesondere von Schichtladungsluft möglich ist, die unter der Ansaugwirkung auch als Sperrlanze wirken kann. Bevorzugt wird aber, daß zur Zuführung von Luft ein Kompressor oder ein Aufladegebläse an einer Zuleitung zu dem zusätzlichen Einlaß angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, einerseits die Trennung des aktiven Kraftstoffgemisohes von den Abgasen zu fördern und andererseits sowohl deren Anreicherung als auch die Bildung einer Schichtladung über dem Kolbenboden zu verbessern.

Besonders bevorzugt wird aber insbesondere im Zusammenhang mit einem Zweitaktmotor, daß an einer Zuleitung zu dem zusätzlichen Einlaß für Gas oder Luft ein Anschluß für eine Flüssigkeit mit einer Saugöffnung in die Zuleitung vorgesehen ist. Hierdurch wird ein zweiter Vergaser gebildet, der in mittlerer Höhe des Zylinders bzw. des Hubweges des Kolbenbodens eines Arbeitskolbens eines Zweitaktmotors angeordnet ist, weil zusammen mit der zugeführten Luft bzw. dem zugeführten Gas, sei es durch Ansaugwirkung im Leerlauf oder Schiebebetrieb oder aufgrund seiner Kompression, eine Flüssigkeit in den Arbeitsraum eingebracht wird, die für die Arbeitsweise eines Zweitaktmotors Verbesserungen dahingehend erbringt, daß die Beladung der einströmenden Luft oder des Gases mit einer Flüssigkeit den Richtungsstrahl der Einströmung in Form einer Lanze genauer bestimmbar macht, so daß Kraftstoffgemisch und Abgase genauer getrennt werden können, daß die Flüssigkeit bei der Zuführung zum Kraftstoffgemisch oder im Diesel-Betrieb zu der zu komprimierenden Luft wenigstens teilweise zur Verbesserung des Leistungsvermögens beiträgt, daß die Flüssigkeit auch in bestimmter Ausführung die Schmierung der Maschine verbessert, und daß bei Eintritt eines Teils des Mediums aus Gas und Flüssigkeit in die Abgase letztere soweit aufbereitet werden, daß entweder

809838/0293

eine automatische Nachverbrennung bzw. Selbstreinigung erfolgt oder aber die Abgase in einen Zustand versetzt werden_f daß sie zur nachträglichen Zündung nach Kompression zwecks Durchführung eines Leistungshubea geeignet gemacht werden. Ein Zusatz im Sinne obiger Angaben besteht beispielsweise aus Methanol oder dergleichen) gegebenenfalls aber auch aus Wasserstoff oder einem Wasserstoffanteil.

Ferner wird in einer vorteilhaften Lösung einbezogen, daß als Flüssigkeit eine Wasser-Öl-Emulsion mit einem Ölanteil in der Größenordnung von 1 : 100 bis 1 : 500 in bezug zu Wasser verwendet wird. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine Variante, die einerseits die Schmierung des Kolbens verbessert und andererseits durch Zerlegung bei Anreicherung des Kraftstoffgemisches die Leistung erhöht.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist gemäß obigen Darlegungen an der Zuleitung, die etwa in mittlerer Höhe des Hubes dee Kolbenbodens in den Zylinder mündet, ein Vergaser für eine Flüssigkeit in Verbindung mit einem Kompressor oder Aufladegebläse angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei wird einbezogen, daß ein Zweitaktmotor mehrere Zylinder jeweils mit einem Kolben in Reihen, V- oder Boxer- oder Sternanordnung aufweisen kann. Dieses wird alles einbezogen· In den Beispielen ist lediglich ein Zylinder mit eines Kolben über ein Kurbelgehäuse mit einer Kurbel gezeigt, um die Funktion zu verdeutlichen.

In den beschriebenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

809838/0293

In der Zeichnung sind nicht nur verschiedene Arbeitsphasen, sondern auch Variationen in der Ausführung des Motors dargestellt. In ihr zeigen in schematischer Darstellung in im Schnitt:

Fig. 1: den Zustand eines Motors bei der Zündung am Beginn eines Leistungshubes,

Fig. 2: diesen Motor am Ende des Leistungshubes

kurz vor dem unteren Umkehrpunkt des Kolbens,

Figo 3: den Motor nach einer geringeren weitergehenden Kurbelwellendrehung, wobei an der Zuleitung des zusätzlichen Einlasses eine Flüssigkeitsquelle angeordnet ist,

Fig. 4: den Zustand des Motors im Bereich des

Kompressionshubes und vor Erreichung des Zustande nach Figo 1, ebenfalls mit der zusätzlichen Flüssigkeitsquelle,

Fig. 5: eine Teilansicht im Schnitt zur Erläuterung einer Ausführungsform eines Steuerelements,

Fig. 6: eine den Fig. 1 bis 4 entsprechende Ansicht für eine Betriebsweise als Dieselmotor in der betriebsmäßigen Darstellung wie Fig.

Gemäß den Zeichnungen besitzt der Motor unter Einbeziehung der möglichen Vervielfachung nach obigen Gesichtspunkten ein Kurbelgehäuse 1 und einen Zylinder 2 mit einem Zylinderkopf 3,

809838/0293

in welchem eine Zündeinrichtung 4 angeordnet ist, die in üblicher Weise über einen nicht dargestellten Verteiler in Abhängigkeit von der Drehung einer Kurbelwelle 5 angetrieben wird. An dieser befindet sich eine Kurbel mit einem Kurbelzapfen 6. An diesem Kurbelzapfen ist über geeignete Lagermittel eine Kolbenstange 7 angeordnet, die andererseits mit dem Kolbenbolzen 8 des Kolbens 9 in Verbindung steht, der im Zylinder 2 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben hat Kolbenringe 10, die eine abdichtende Führung gegebenenfalls innerhalb einer Zylinderauskleidung 11 gewährleisten.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Kurbelgehäuse 1 die Vorverdichtungseinrichtung für das Gemisch. Am Zylinder 2 ist daher eine Zuführungsöffnung 12 angeordnet. Diese steht beispielsweise über einen Kanal 13 mit einer Einrichtung 14 in Verbindung, welche sowohl einen Vergaser als auch einen Kraftstoffvorrat enthält. In diesem Vergaser werden Luft und Kraftstoff vermischt, wie gemäß Fig. 1, in welcher im beispielhaften Strömungspfeil 16 die Luft als Punkte und der Kraftstoff als Minikreise dargestellt sind, das Kraftstoffgemisch in das Kurbelgehäuse 1 eingesaugt wird, wenn sich der Kolben 9 an den oberen Bereich innerhalb des sogenannten Arbeitsraumes im Zylinder 2 annähert.

In den Zylinder bzw. in den sogenannten Arbeitsraum 17 des Zylinders über dem Kolben 9 - in Abhängigkeit von der Kolbenstellung - münden eine Auslaßöffnung 18 und eine Einlaßöffnung 19t tun Ende eines ÜberStrömkanals 20, dessen Eingangsöffnung mit 21 bezeichnet ist. Diese mündet in das Kurbelgehäuse 1, so daß in der Betriebsweise mit Kurbelkastenspülung in dem Kurbelgehäuse verdichtetes Gemisch in den Arbeitsraum 17 überströmen kann, wenn sich der Kolben 9 im unteren Umkehrpunkt befindet. In diesem Zustand ist auch die Auslaßöffnung 18 offen.

809838/0293

Einbezogen wird auch eine sogenannte Gebläsespülung. Bei einer solchen wird das Kurbelgehäuse nicht als Laderaum verwendet, sondern lediglich mit öl gefüllt. Bezüglich der zeichnerischen Darstellung würde die Einrichtung 14, die ein Aufladegebläse aufweist, mit ihrem Kanal I3 und den angeschlossenen Teilen nicht an die Zuführungsöffnung 12 angeschlossen, die bei dieser Ausführung abgedichtet wäre, sondern an die Einlaßöffnung 19. Der Überströmkanal 20 würde entfallen.

Wenn gemäß Fig. 1 gesagt ist, daß in die Zuführungsöffnung ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft eintritt, so zeigt in Fig. die Strömungsbahn 22, daß dieses verdichtete Gemisch in den Arbeitsraum 17 eintritt, wobei aber im Arbeitszustand im Vergleich zu Fig. 1 inzwischen der Leistungshub stattgefunden hat.

Gemäß Fig. 1, in welcher der Kolben 9 im oberen Umkehrpumct angeordnet ist, befindet sich über dem Kolbenboden eine Schicht 23 eines Gases, insbesondere Luft, die in gesonderter Weise zugeführt ist, wie noch beschrieben ist, und darüber im Raum das verdichtete Gemisch aus gezündetem Kraftstoff und Luft, so daß ein Arbeitshub nach Zündung entsprechend der Pfeile 25 stattfindet. Dieses gezündete Gemisch, das Arbeit geleistet hat, wird gemäß Fig. 2 entsprechend dem Pfeil 26 in die Auslaßöffnung 18 getrieben, wobei eine Wirbelströmung der Strömungsbahn 22 die Entmischung zwischen frischem Kraftstoffgemisch und Abgasen zunächst nicht ohne weiteres gewährleistet.

Die Erfindung weist aber einen zusätzliche-n Einlaß 27 auf, dessen Mündungsöffnung 28 in den Arbeitsraum I7 in mittlerer Höhe des Hubes des Kolbens 9 liegt, jedenfalls aber oberhalb und vorteilhaft über der Auslaßöffnung 18 und der Einlaßöffnung 19. Wenn bezüglich Fig. 2 der Kolben 9 so weit nach unten gegangen ist, daß die Auslaßöffnung 18 freigegeben ist, wird der Arbeitsraum 17 druckentlastet. In Abhängigkeit entweder von diesem Betriebszustand wird ein Kompressor oder ein Aufladegebläse 35 an dem Einlaß 27 eingeschaltet bzw. ein

809838/0293

Steuerelement 29 an der Miindung 28 dee Einlasses 27 geöffnet, so daß gemäß Fig· 3 eine Grasströmung in den Arbeitsraum 17 eintritt. Diese Gasströmung 30 hat aufgrund ihrer Lage und Richtung entsprechend dem Pfeil 31 eine Wirkung als Trennlanze, welche die Strömungsbahn 22 des Kraftstoffgemisches von der Abgasströmung 32 trennt, wobei ein Teil des einströmenden Mediums entsprechend dem Pfeil 33 mit den Abgasen durch die Auslaßöffnung l8 bzw. durch den Auslaßkanal entweicht und diese Abgase anreichert und zu einer weiteren Verwertung oder zur luft- bzw. Abgasreinigung verbessernd wandelt.

Die Fig· 4 zeigt den Arbeitszustand, der nach einer weiteren geringen Kurbelwellendrehung gegenüber Fig. 3 erreicht wird. In diesem Arbeitszustand hat der Kolbenboden 34 die Auslaßöffnung 18 bereits abgedeckt. Die Verdichtung des eingeführten Kraftstoffgemisches entsprechend der Strömungsbahn 22 erfolgt, wobei aber die Gasströmung 30 durch den Einlaß 27 nicht nur unter den Wirbel dringt, sondern zugleich über dem Kolbenboden 34 eine Gas- bzw. Luftschichtladung herstellt, die dann in Fig. 1 mit 23 bezeichnet ist und als Stoßdämpfer wirkt, abgesehen von der auch auftretenden Anreicherung des Gemisches im Bereich der Berührungszone zwischen der Gasströmung 30 und dem Wirbel im Arbeitsraum 17.

Bei Betrieb mit einer Spülpumpe bleibt vorbehalten, die Kolbenunterseite zur Vorverdichtung der Luft oder des Gases zu verwenden, das durch den zusätzlichen Einlaß 27 zugeführt wird.

Es besteht bei dieser zuletztgenannten Ausführungsform auch die Möglichkeit, bei Anordnung einer Kolbenstange am Kolben den Bereich unterhalb des Kolbens durch eine Zwischenwand zu schließen, durch welche die Kolbenstange geführt ist, und den

809838/0293

so gebildeten Raum zur Vorverdichtung der Luft oder des Gases für den zusätzlichen Einlaß 27 zu verwenden.

Fig. Z> und 4 zeigen eine besondere Ausgestaltung, bei welcher an der Zuleitung 41 des zusätzlichen Einlasses 27 eine Flüssigkeitsquelle 42 angeordnet ist, die mit einer Saugöffnung 4^ in der Zuleitung 41 verbunden ist, so daß dadurch an dem zusätzlichen Einlaß ein zweiter Vergaser für die Flüssigkeit im Behälter 42 gebildet wird. Dabei können zusätzliche Steuerungselemente, wie sie an Vergasern üblich sind, einbezogen sein. Die Baugruppe 42 schließt dieses ein.

Bezüglich der Fig. 1 bis 4 ist oben dargelegt, daß die Einrichtung 14 insgesamt einen Vergaser und einen Kraftstoffvorrat enthält. Zur genaueren Verdeutlichung kann 14 als Luftfilter bezeichnet werden, und in den Kanal 1J>, insbesondere im Bereich einer düsenartigen Verjüngung, mündet eine Saugöffnung 47 an einer Leitung zu einem Vergaser 45, der seinerseits mit einem Tank'für Kraftstoff in Verbindung steht.

In Fig. 5 ist in Einzeldarstellung ein Steuerlement 29 gezeigt. An dem zusätzlichen Einlaß 27 ist ein Ventilgehäusestutzen 39 in die Zylinderwand eingeschraubt. In diesem Gehäusestutzen befindet sich ein Ventilsitz j6, vor dem ein scheibenförmiger Ventilkörper 37 angeordnet ist. Dieser Ventilkörper ist durch eingezogene Wand teile J>ö an der Öffnung 28 zum Arbeitsraum 17 des Zylinders vor dem Ventilsitz gehalten.

Fig. 6 enthält eine weitere Darstellung im wesentlichen entsprechend Fig. 4 zur Erläuterung einer Betriebsweise nach dem Diesel-Verfahren. Dabei ist anstelle der Zündeinrichtung 4 eine Einspritzeinrichtung 40 angeordnet, die mit einer Quelle 44 für Kraftstoff in Verbindung steht, wobei auch eine Einspritzpumpe und ihre Steuerung in üblicher Weise enthalten sind.

x) oder Kompressor

809838/0293

Es wird darauf hingewiesen, daß auch im Diesei-Betrieb durch den zusätzlichen Einlaß 27 eine Flüssigkeit zugeführt werden kann, wobei dann an dem Teil 27 entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 bis 3 auch nach Fig. 6 die Einrichtung mit den Elementen 41, 42, 4j vorgesehen ist. Gleiches gilt für die Ausgestaltung des Kanals 13 anhand der Darstellung in den Fig. 1 bis 4, wobei dann auch eine Flüssigkeit zu der eingebrachten Luft zuführbar ist, der Teil 14 aber ein Gebläse aufweist. Hierin liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung.

Das gleiche Verfahren ist auch an Zweitaktmotoren mit U-Zylinder und gegenläufigen Kolben anwendbar, wobei die Sekundärluft in den Auslaßzylinder zum darin arbeitenden Kolben geführt werden muß.

809838/0293

L e

e r s e i t e

Claims

DI PL.-I NG. O. R. KRETZSCH MAR 2hamburci BEIM STROHHAUSE 3* PATENTANWALT RU F O»O/24 67 43 Herrn K/mk - 5206 Walter Franke l6< M„rz Seevetal 3 Anwaltsakte: 5206 Patentansprüche

1.Werfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors mit wenigstens einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben, welcher von seinem Kolben gesteuerte Ein- und Auslaßöffnungen für insbesondere vorverdichtetes strömungsfähiges Medium (Kraftstoffgemisch oder Luft) und Abgase in einem Bereich, der unmittelbar über dem unteren Umkehrpunkt des Kolbenbodens liegt, und welcher in seinem oberen Bereich eine Zünd- oder Einspriteeinrichtung aufweist, deren Funktion das im Zylinder komprimierte Medium zündet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderraum bezüglich des Arbeitetaktes zu Ende des Leiatungehubes und zu Beginn des Kompreesionshubes zusätzlich Gas oder insbesondere Frischluft unter Druck eingeführt wird, das oder die die Einströmung des strömungsfähigen Mediums durch die Einlaßöffnung von der Ausströmung der Abgase trennt und eine Schichtladung über dem Kolbenboden herbeiführt.

809819/0291 original inspected

KONTEN IJ RES [> NER BANK (BLZ 2 0ΟβΟΟ0Ο1 KONTO-NR 9329 371 ■ POSTSCH EC K MAMBURC (BLZ 2011IOO2I)] NR. IV > 7 66 -7OB

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Gas- oder luftschichtladung auf dem sich im Kompressionshub befindlichen Kolben unmittelbar auf dem Kolbenboden angeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Gas- oder Lufteinführung zugleich die austretenden Abgase mit Sauerstoff anreichert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gas- oder lufteinführung mit Abstand über dem Kolbenboden des sich im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolbens erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zusätzlichen Gas- insbesondere Lufteinführung eine Flüssigkeit zugeführt wird.

6. Zweitaktmotor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit Vorverdichtung für das strömungsfäbige Medium, einem Einlaß, gegebenenfalls Überströmkanal, und einem Auslaß im wesentlichen unmittelbar im Bereich über dem sich im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolbenboden, mit einer Zünd- oder Einspritzeinrichtung sowie einem Kompressor oder Aufladegebläse, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Zylinder oder Aufladegebläse angeschlossener zusätzlicher gesteuerter Einlaß (27) wenigstens für Gas oder Luft aa Zylinder (2) in eine Ebene oberhalb des Auslasses (18) vorgesehen und bei Öffnung eine Gas- oder Luftsperre gebildet ist, die das eintretende strömungsfähige Medium von den Abgasen trennt.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Einlaß (27) ein vom Innendruck im Zylinder abhängig arbeitendes Steuerelement (29) zur Zuführung oder Absperrung aufweist.

009838/0291

8. Motor nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (29) als wenigstens ein Rückschlagventil ausgeführt ist, dessen Ventilkörper (37) durch den Innendruck im Zylinderraum an seinen Sitz (36) preßbar ist.

9. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (29) unter einer Zwangssteuerung in Abhängigkeit von der Kurbelwelle steht und Transmissionen zwischen dem Steuerelement und der Kurbelwelle angeordnet sind, die das Steuerelement bei Freigabe des Auslasses und während eines ersten Teils des Kompressionshubes öffnen.

10. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Einlaß (27) über dem Auslaß (18) angeordnet ist.

11. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Einlaß (27) um den Umfang des Zylinders in einer Querschnittsebene verteilte Öffnungen in den Arbeitsraum (17) des Zylinders (2) aufweist.

12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen an einem den Zylinder umgebenden Verteilerkanal angeordnet sind.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen als Schlitze entsprechend der Größenordnung des Verteilerkanals ausgeführt sind.

14. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Einlaß (27) bzw. der Verteilerkanal etwa in mittlerer Höhe des Hubes des Kolbenbodens

(34) angeordnet ist.

809838/0293

15· Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Zuleitung (41) zu dem zusätzlichen Einlaß (27) für Gas oder Luft ein Anschluß (42) für eine Flüssigkeit mit einer Saugöffnung (43) in die Zuleitung vorgesehen ist.

16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zuleitung (41), die etwa in mittlerer Höhe des Hubes des Kolbenbodens (54) in den Zylinder mündet, ein Vergaser für eine Flüssigkeit, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Luftkompressor (35) angeordnet ist.

17« Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine Wasser-Öl-Emulsion mit einem Ölanteil in der Größenordnung von 1 : 100 bis 1 : 500 in bezug zu Wasser verwendet wird.

809838/0293